用肌肉骨模拟和可穿戴传感器对人类运动进行全链生物机械分析

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 人类运动分析 人类运动分析
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 传统的运动捕捉系统昂贵且空间有限.
• 穿戴式传感器 (IMU,压力内) 正在出现,用于运动评估.
• 集成多个传感器进行详细的生物力学分析是不发达的.

研究的目的:

• 将可穿戴传感器与肌肉骨模拟相结合,以进行增强的生物机械分析.
• 为了验证可穿戴系统与基于实验室的移动捕获.
• 在日常运动中评估关节角度,扭矩和肌肉激活.

主要方法:

• 从可穿戴传感器 (IMU,压力内) 和运动捕获同时收集数据.
• 使用OpenSim进行肌肉骨模拟以进行全链分析.
• 分析了五名参与者的行走,坐和坐立动作.

主要成果:

• 可穿戴系统提供了足够准确的生物力学分析,特别是在平面关节角度和脚扭矩方面.
• 膝关节和关节估计的准确性有限,原因是缺少剪切力测量.
• 估计的肌肉激活趋势与测量EMG数据保持一致.

结论:

• 基于可穿戴传感器的运动分析是一种潜在的替代实验室系统.
• 这种方法特别适用于实验室外的人类运动分析.
• 需要进一步发展,以提高具体联合估计的准确性.